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Writerside/topics/06/EWI/8_Processcontrolling-simulation.md

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+# Prozesscontrolling und Prozesssimulation
+![image_383.png](image_383.png)
+## Lernziele
+1. [Kennzahlen für Controlling](#eingangsparameter)
+2. [Durchlaufzeit/Zykluszeit analytisch berechnen](#berechnung-der-dlz)
+3. Elemente einer [Prozesskostenrechnung](#eingangsparameter) beschreiben
+4. einfache [Prozesskostenrechnung](#prozesskostenrechnung-pkr) durchführen
+5. [Little's Law](#little-s-law) erläutern, anwenden
+6. Grundprinzipien/allgemeines Vorgehen von Simulationen
+7. Vor-/Nachteile von Simulationen
+
+## Prozesscontrolling
+## Analytische Verfahren zur Untersuchung von Prozessen
+### Statische Analyse
+| Qualitative Analyse                           | Quantitative Analyse                                                     |
+|-----------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------|
+| Schwerpunkt auf Konsistenz, Gültigkeit der PM | Mathematische Bewertung                                                  |
+|                                               | Verarbeitungszeit/-kosten einer einzelnen Aktivität                      |
+|                                               | ca. Auftretenswahrscheinlichkeit                                         |
+|                                               | Minimale, Maximale, Durchschnitt Zeit/Kosten einer Folge von Aktivitäten |
+|                                               | Erforderliches Personal                                                  |
+
+#### Qualitative statische Analyse (Schwerpunkt Konsistenz, Validität)
+- Überprüfung Modellqualität
+    - Skript erstellt Prozessbericht
+- **Beispiel**
+    - Alle Aktivitäten melden, die
+        - Bearbeitungszeit > / < x
+        - erforderlich für Bearbeitung von Formular
+        - manuellen Eingriff brauchen
+
+#### Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert
+- Prozesstätigkeiten ohne klare Zuständigkeit
+- zeit-/kostenintensiven Aktivitäten (_Kostentreiber_)
+- Gemeinsame Ressourcennutzung (potenzielle Engpässe)
+- Zusammenlegung / Integration von Aktivitäten
+
+
+### Quantitative Analyse
+- **Ziel**
+    - Berechnung Kosten/Zeit pro Prozess
+        - Minimal, Durchschnittlich, Maximal
+- **Erforderliche Informationen**
+    - Zeit- & Kosteninformationen
+    - Häufigkeit
+
+## Eingangsparameter
+### Zeit & Kosten
+#### Zeit
+- Rüstzeit
+- Liegezeit
+- Bearbeitungszeit
+- Transportzeit
+
+#### Kosten
+- Personal
+- Material
+- Gemeinkosten
+    - Verwaltung
+    - indirekte Kosten
+
+### Häufigkeiten und Verteilungen
+#### Häufigkeiten
+- Wie oft in einer best. Zeitspanne
+
+#### Verteilungen
+- Entscheidungspunkte im Prozess
+    - bspw. 40%/60% Pfad A/B
+
+## Zeitorientierte Größen
+### Durchlaufzeit (DLZ)
+- Zeitdauer, die Objekt im Prozess benötigt
+- Beinhaltet:
+    - **Bearbeitungs-/Prozesszeit (BZ/PZ)**
+    - **Wartezeit (WZ)**
+    - **Liegezeit (LZ)**
+        - Zeit, welche Aktivitäten durchschnittlich nach Bearbeitung bei Akteuren liegen
+    - **Transportzeit (TZ)**
+        - Zeit, die durchschnittlich durch Transport zwischen Aktivitäten anfällt
+- **Aktivitätszeit** = BZ + WZ + LZ + TZ
+- **Zykluszeit**
+    - Gesamtsumme aller Durchlaufzeiten aller Prozesspfade
+    - ![image_385.png](image_385.png)
+
+#### Durchschnittliche Durchlaufzeit
+- komprimierte Zeitdauer eines Prozesses
+- ![image_384.png](image_384.png)
+
+### Zeiteffizienz
+- Ermittlung des Zeitniveaus
+    - \> 10% → gut
+    - < 5% → Verbesserungspotential
+- = BZ/DLZ
+
+### Termintreue
+- Zuverlässigkeit des Prozesses
+- ![image_386.png](image_386.png)
+
+## Berechnung der [DLZ](#durchlaufzeit-dlz)
+### Sequenzielle Aktivitäten
+- ![image_387.png](image_387.png)
+- Addition
+
+### Parallele Gateways
+- ![image_388.png](image_388.png)
+- Maximalwert aller Werte (Zeit)
+- Summe (Kosten)
+- ![image_390.png](image_390.png)
+
+### Exklusive Gateways
+- ![image_389.png](image_389.png)
+- |        | Minimum               | Durchschnitt                          | Maximum               |
+  |--------|-----------------------|---------------------------------------|-----------------------|
+  | Zeit   | min(aller Werte) 2    | Summe(Wahrscheinlichkeit*Zeit) 2,7    | Max(aller Werte) 3    |
+  | Kosten | min(aller Werte) 1200 | Summe(Wahrscheinlichkeit*Kosten) 1760 | Max(aller Werte) 2000 |
+
+### Inklusives Gateway
+- ![image_391.png](image_391.png)
+- |        | Minimum               | Durchschnitt                               | Maximum               |
+  |--------|-----------------------|--------------------------------------------|-----------------------|
+  | Zeit   | Min(aller Werte) 2    | Summe(Prob. * Zeit)/Summe(alle prob.) 2,75 | Max(aller Werte) 3    |
+  | Kosten | Min(aller Werte) 1200 | Summe(prob * Kosten) 2160                  | Max(aller Werte) 3200 |
+
+
+### Nacharbeiten (Schleifen)
+- ![image_392.png](image_392.png)
+- | einfacher Rework | mehrfacher Rework |
+  |------------------|-------------------|
+  | (1+r) * T        | T / (1-r)         |
+  | 54min            | 56,25min          |
+  - T = Summe der Aktivitätszeiten in der Schleife
+  - r = Wahrscheinlichkeit für rework
+
+### Übung
+- ![image_393.png](image_393.png)
+
+## Prozesskostenrechnung (PKR)
+- Abrechnungstechnik
+  - ordnet Kosten den einzelnen Tätigkeiten zu
+- Wählt Mengengerüst der durch einen GP laufenden Transaktionen
+  - Kosten auf Aktivitäten/GP verrechnen
+- Einschränkungen
+  - Kosten werden nicht verändert/gelöscht
+  - Liefert nur **Informationen wo welche Kosten entstehen**
+    - **Tätigkeiten und Kosten im Vergleich** (_vor/nach Prozessgestaltung_)
+    - **Häufigkeit und Kosten der Tätigkeiten** (_vor/nach Prozessgestaltung_)
+    - **Kosten der Null-Variante**
+      - Was, wenn Prozessgestaltung nicht umgesetzt wird
+    - Welche Prozesse(/-teile) sind (wie) **wertschöpfend**
+
+### Grundsätze PKR
+- Aktivitäten verbrauchen Ressourcen
+  - verursacht Kosten
+- Umwandlung von indirekten in direkte Kosten
+
+### Anwendungszweck PKR
+- Hohe Gemeinkosten (bspw. Bereich Fertigung und Entwicklung)
+- hohe Fehlerkosten
+- Ineffizienz
+- Ausgeprägter Konkurrenz
+
+### Beispiel PKR
+![image_394.png](image_394.png)
+
+## Little's Law
+- 3 Kennzahlen für Prozesse im Verhältnis
+  - [Durchlaufzeit](#durchlaufzeit-dlz)
+  - **Output-Rate (_Flow Rate/Throughput_)**
+    - Menge des Outputs pro Zeiteinheit
+  - **Bestand (Inventory)**
+    - Anzahl der (Durchfluss-)Einheiten
+    - **Bestand = Output-Rate * Durchlaufzeit**
+- **Durchflusseinheit**
+  - Art des Produkts oder der Dienstleistung, mit der der Prozess zu tun hat
+
+### Beispiele Little's Law
+|                   | US Immigration            | Champagne Industry          | MBA Program                 | Large Car Manufactor |
+|-------------------|---------------------------|-----------------------------|-----------------------------|----------------------|
+| Durchflusseinheit | Antrag                    | Flasche Champagner          | Student                     | Auto                 |
+| Output-Rate       | Bearbeitete Fälle pro Tag | Verkaufte Flaschen pro Jahr | Abschlussklasse             | Verkäufe pro Jahr    |
+| Durchlaufzeit     | Bearbeitungszeit          | Zeit im Weinkeller          | 2 Jahre                     | 60 Tage              |
+| Bestand           | Offene Fälle              | Inhalt Weinkeller           | Anzahl Studenten des Campus | Inventar             |
+
+### Durchführung Little's Law
+1. Beobachten des Patienteninventars zu zufälligen Zeitpunkten
+   - Durchschnittswert erhalten
+2. Behandlungsscheine/Aufzeichnungen zählen
+   - Output-Rate erhalten
+3. DLZ berechnen
+
+#### Beispiel Durchführung Little's Law
+![image_395.png](image_395.png)
+
+### Bemerkungen / Annahmen Little's Law
+- Zufluss und Abfluss sind langfristig ausgeglichen
+- Robust gegenüber Schwankungen
+- Alles Durchschnittswerte
+  - Schwankungen drumherum werden ignoriert
+- Hängt nicht von Reihenfolge ab in der Flusseinheiten bedient werden
+- Was innerhalb der Blackbox passiert spielt keine Rolle
+
+### Übung Little's Law
+![image_396.png](image_396.png)
+
+## Prozesssimulation
+### Definition
+- Nachbildung der Ist-/Soll-Realität
+  - zum Optimieren
+  - dynamisch experimentieren
+
+### Nutzenpotential
+- Betriebsabläufe ohne Unterbrechungen verbessern
+- Vermeidung langwieriger Feinabstimmungen
+- Reduzieren der DLZ, LZ
+- Lokalisierung von Schwachstellen und Engpässen
+- Bewertung alternativer Konzepte
+
+### Simulation als Entscheidungsgrundlage
+- ![image_439.png](image_439.png)
+
+### Anwendungsbereiche
+| Bereich                                | Beispiele für Einsatz                                                      |
+|----------------------------------------|----------------------------------------------------------------------------|
+| Konstruktion und CAD                   | Bewegungssimulation<br/>Montagemöglichkeiten                               |
+| Fertigung und Logistik                 | Kapazitätsdimensionen neuer Maschinen<br/>Materialdurchflussuntersuchungen |
+| Organisationsgestaltung der Verwaltung | Personalkapazitätsplanungen<br/>Optimierung Arbeitsabläufe                 |
+| Schulungen und Training                | Ausbildung und Training neuer Mitarbeiter<br/>Unternehmensplanspiele       |
+
+### Ziele
+- ![image_440.png](image_440.png)
+
+### Voraussetzungen
+- **Vollständigkeit der Modellierung**
+  - Erfassung von Zeit und Kosten
+  - Bearbeiterzuordnung
+  - Subprozesse
+- **Angaben über Häufigkeit von Prozessausführungen**
+  - Prozesskalender
+  - Bearbeiterkalender
+  - Prozessmengen
+- **Auswertbarkeit von Entscheidungen**
+  - Variablenbelegung bzw. Attributwerte
+  - Übergangsbedingungen und Wahrscheinlichkeiten
+
+### Analysegrößen
+![image_441.png](image_441.png)
+
+### Vorgehen
+![image_442.png](image_442.png)
+
+### Implementierung Simulationsmodell
+- Aktivitätssicht des Workflow-Diagramms grafisch nachbilden
+  - nicht Organisationsschicht
+  - nicht Informationsschicht
+
+## What-If-Analyse
+- Verbesserungsinstrument
+  - Bewertung von Änderungen auf Unternehmen
+    - strategische, taktische, operative 
+    - anhand verschiedener Szenarien
+      - realitätsnah ohne Unterbrechung
+- Erlaubt Beantwortung folgender Fragen
+  - Wie verkürzt sich BZ wenn Ressourcen verdoppelt werden
+  - Wie hoch ist Kosten-Nutzen-Verhältnis bei verkürzung der BZ
+  - Wie wirkt sich Veränderung der Arbeitsschichtkonfiguration auf Betriebskosten aus
+
+### Vor-/Nachteile
+
+| Vorteile                                                   | Nachteile                                                       |
+|------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------|
+| Quantitative Auswertung von komplexen PM                   | Qualität der Ergebnisse abhängig von Qualität der Eingangsdaten |
+| Prüfung von Handlungsalternativen ohne viel Risiko/Aufwand | Definition von Störgrößen problematisch                         |
+| What-If Szenarien                                          | Notwendigkeit der Validierung der Plausibilität                 |
+| Verbesserung Prozessbeherrschung                           | Realitätsnähe                                                   |
+| Simultane Auswertung von Informations-/Materialflüssen     | Isoliertes, in sich geschlossenes System                        |
+| Identifikation Schwachstellen                              | erzeugt nicht automatisch entscheidungsreife Vorschläge         |
+| Auf-/Umbau nicht Notwendig                                 |                                                                 |
+
+
+### Simulationswerkzeuge
+- Nur mit Computer möglich
+
+## Ebenen der Prozesssimulation (Bizagi)
+![image_443.png](image_443.png)
+
+### Ebene 1 - Prozessvalidierung
+- Prozess durchläuft alle Sequenzflüsse und verhält sich wie erwartet
+  - Ressourcen, BZ und Kosten nicht berücksichtigt
+- Gateways synchron
+- Nachrichten synchron
+- Entscheidungswahrscheinlichkeiten korrekt
+- Routing wie erwartet
+- Alle Token beendet
+
+### Ebene 2 - Zeitanalyse
+- End-to-End-Prozesszeit messen
+  - Ressourcen nicht berücksichtigen
+- Best-Case-Szenario unter gegebenen Fluss-/Bearbeitungszeiten
+
+### Ebene 3 - Kalenderanalyse
+- Auswirkungen der Ressourcenverfügbarkeit im Laufe der Zeit
+- Veränderte Bedingungen
+  - Feiertagen, Wochenenden, Schichten, Pausen
+- Zeigt
+  - Unter-/Überauslastung
+  - Gesamtkosten der Ressourcen
+  - Gesamtkosten Aktivität
+  - Verzögerungen
+  - erwartete Zykluszeit
+
+
+## Beispiel Prozesssimulation
+![image_444.png](image_444.png)
+
+- Ergebnis
+  - ![image_445.png](image_445.png)
+
+### Konfiguration Level 1
+- ![image_446.png](image_446.png)
+- Ergebnis
+  - ![image_447.png](image_447.png)
+
+### Konfiguration Level 2
+- ![image_448.png](image_448.png)
+- Ergebnis
+  - ![image_449.png](image_449.png)
+
+## Zusammenfassung Simulation
+- Methode zur Bewertung der Leistung eines GM
+  - verschiedene Aspekte
+    - Zeit, Verfügbarkeit, Kosten
+- Ziele:
+  - Überprüfung der Prozessfähigkeit
+  - Validierung der Realitätsnähe der Prozessmodelle
+  - Bewertung alternative PM
+- What-If-Analyse nützlich zur Bewertung der Auswirkung auf Unternehmen
+  - strategische, taktische, betriebliche Änderung